Computer Science | Industrial Engineering | Mechanic Engineering | Civil Engineering

## ANALISA HASIL UJI KOMPRESOR SISTEM REFRIGERASI MENGGUNAKAN INVERTER
Nia Nuraeni Suryaman 1) , Eki Riyandi Noordianto 2) 1,2 Fakultas Teknik, Universitas Widyatama email: eki.riyandi@gmail.com, nia.suryaman@widyatama.ac.id

## Abstract
One of the largest uses of electrical energy is electrical energy used in air conditioning. Electrical power consumption for air conditioning has a figure of about 50-60% of the total electrical energy consumption  of  a  building.    In  the  industrial  world,  air  conditioning  or  refrigeration  systems  are used  to  maintain  the  temperature  conditions  of  raw  materials  or  products  produced  with  the intention  of  extending  storage  life  through  the  cooling  process.    Refrigeration  systems  use compressor  motors  as  a  medium  to  circulate  refrigerant  throughout  the  system.  This  study  aims  to compare  three  parameters  in  a  refrigeration  system  that  uses  an  inverter  on  its  compressor  motor compared to a conventional refrigeration system. The three parameters are electrical power, cooling capacity  and  COP  (Coefficient  of  performance).  The  research  was  conducted  using  an  analysis- based  method  of  existing  systems.  Data  collection  was  carried  out  twice  in  steady  conditions.  The results  of  this  study  obtained  the  following  data:  The  use  of  inverters  in  refrigeration  compressors decreased  electrical  power  by  18.3%  increased  COP  in  refrigeration  systems  by  44.1%  and increased cooling capacity by 31.2%.
Keywords: Inverter, Compressor, Refrigeration System, Electric Power

## 1. PENDAHULUAN
Saat  ini  isu  dan  dampak  bagi  lingkungan sangatlah  penting,  salah  satunya  terkait  dengan Pemanasan  Global  ( Global  Warming  Potential ) dan  efek  penipisan  lapisan  ozon  ( Ozone Depletion  Potential ).  Hal  tersebut  disebabkan oleh  tingginya  nilai  karbon  dioksida  akibat emisi  gas  buang  dan  pemakaian  energi  listrik yang tidak terkendali. Mengacu pada permasalahan tersebut, maka diperlukan teknologi  penghematan  sebagai  bagian  dari kampanye  konservasi  energi.  Pemakaian  energi listrik  terbesar  salah  satunya  adalah  energi listrik  yang  digunakan  pada  pengkondisian udara. Konsumsi daya listrik untuk pengondisian  udara  yang  biasa  disebut  HVAC (Heating  Ventilating  and  Air  Conditioning) memiliki  angka  sekitar  50-60%  dari  total
konsumsi  energi  listrik  suatu  bangunan.    Hal tersebut berlaku pada aplikasi sistem refrigerasi skala  kecil  (domestik)  seperti  lemari  es ( refrigerator )  rumahan  maupun  aplikasi  sistem refrigerasi  skala  industri  seperti cold  storage maupun freezer storage .
Dalam  dunia  industri,  sistem  refrigerasi digunakan untuk mempertahankan kondisi suhu dari  bahan  baku  ataupun  produk  yang dihasilkan dengan maksud untuk memperpanjang  umur  penyimpanan  melalui proses pendinginan, dimana proses pendinginan dapat digunakan untuk mempertahankan kualitas  dari  suatu  bahan  baku  sebelum digunakan  pada  proses  produksi  ataupun  dapat mempertahankan  kualitas  dari  produk  yang telah  dihasilkan  sebelum  di  distribusikan  ke konsumen.
Computer Science | Industrial Engineering | Mechanic Engineering | Civil Engineering 967
Pada sisi lain, teknologi untuk penghematan energi  listrik  semakin  berkembang  dari  waktu ke  waktu.  Salah  satunya  terdapat  pada  sistem refrigerasi skala industri pada storage penyimpanan  vaksin  farmasi.  Pada  sistem refrigerasi terdapat beberapa alat kontrol kendali maupun equipment device yang dapat dipergunakan  sebagai  teknologi  penghematan diantaranya seperti inverter atau Variabel Speed Drive (VSD). Inverter adalah  alat  untuk merubah  putaran  motor  pada  kompresor  sistem refrigerasi    dengan  cara  merubah  frekuensi listrik  sebelum  masuk  ke  kompresor  tersebut. Putaran  kompresor  ini  akan  mempengarui besarnya  laju  aliran  massa  yang  dikompresikan sehingga  menyebabkan  perubahan  kerja  baik pada  kondensor  maupun  evaporator  yang berpengaruh  terhadap  performance  dari  sistem itu  sendiri.  Hal  ini  diharapkan  menjadi  salah satu  penghematan  energi  listrik  yang dihasilkan oleh  kompresor  dan  merupakan  solusi  atas permasalahan  tingginya  konsumsi  listrik  untuk bidang HVAC lainya.

## 2. METODE PENELITIAN
Metodologi yang digunakan dalam
penelitian  ini  adalah  dengan  menggunakan metode  berbasis  analisa  terkait  suatu  sistem yang sudah ada. Instalasi sistem refrigerasi yang digunakan  pada  penelitian  ini  terdiri  dari  dua jenis  kompresor  yaitu  yang  menggunakan inverter dan  konvensional.  Kedua  sistem refrigerasi  ini  memiliki  kompresor  dengan  tipe semi-hermetic .  Adapun  perbandingan  kedua sistem tersebut adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Data Perbandingan Kompresor Non-
Inverter dan Kompresor Inverter Mulai Identifikasi Masalah Studi Literatur Pengambilan Data Analisa Perbandingan COP (Coefficient of Performance) Daya Listrik Kapasitas Pendinginan Kesimpulan dan Saran Selesai Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## 1.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April  sampai  dengan  Juni  2023.  Penelitian ini  dilaksanakan  di  PT  Biofarma  jalan Pasteur  no.  28  Bandung,  sebagai    tempat pengujian (kajian eksperimental). PT Biofarma  sendiri  merupakan  Badan  Usaha
Milik  Negara  yang  memproduksi  vaksin
No Deskrispi Kompresor Non Inverter Kompresor Inverter 1 Brand Bitzer (germany) Bitzer (germany) 2 Type 2FES-3Y-40S 2DES-3.F1Y-40S 3 Power input 2.24 kW 2.22 kw at 36 Hz 4 Condenser Air Cooled Air Cooled 5 Volume 3.5 x 5.2 x 2.3m (pxlxt) 3.5 x 5 x 2 m (pxlxt) 6 Foto
Computer Science | Industrial Engineering | Mechanic Engineering | Civil Engineering 968
dengan  menggunakan  sistem  refrigerasi skala industri (Cold Storage) sebagai media penyimpanan  bahan  baku  dan  produk  jadi sebelum di distribusikan ke konsumen.

## 1.2. Metode Pengambilan Data
Alat dan bahan yang digunakan adalah:
a. Ampere Meter
b. Volt Meter
c. Manifold Gauge (High dan Low Pressure)
d. Kompresor Inverter
e. Kompresor Non Inverter
Pengambilan  data    pada  penelitian  ini dilakukan  setelah  sistem  dalam  keadaan stabil  atau  tunak.  Sistem  refrigerasi  di  set pada  temperatur  4 o C,  dengan differential 2 o C.  pengambilan  data  dilakukan  pada  saat sistem  ON  baik  pada  kompresor inverter maupun non inverter . Pada sistem refrigerasi menggunakan
kompresor
inverter pengambilan  data  dilakukan  pada frekuensi  kompresor  36  Hz  karena  pada frekuensi  tersebut  power  input  yang dihasilkan sama-sama
2 kilowatt. Pengambilan  data  dilakukan  sebanyak  2 kali.
Langkah-langah pengambilan data:
1. Pastikan sistem refrigerasi berada dalam kondisi ON
2. Nyalakan ampere meter dan volt meter
3. Perhatikan  kontroler  pada  kompresor inverter ,  apabila  frekuensi  menunjukan
36 Hz segera catat semua parameter.
4. Ukur  beban  arus  yang  masuk  ke kompresor dengan ampere meter
5. Ukur tegangan yang masuk ke kompresor dengan volt meter
6. Sambungkan  manifold  gauge  ke  katup service  kompresor,  selang  biru  untuk sisi tekanan rendah ( Suction ) dan selang
merah untuk sisi tekanan tinggi ( discharge ).
7. Catat  pembacaan  beban  arus  dan tengangan yang masuk ke kompresor
8. Catat  pembacaan  tekanan  sisi  rendah dan tekanan sisi tinggi pada alat ukur
9. Pengambilan data dilakukan sebanyak 2 kali dalam kondisi steady .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Data Hasil Penelitian
Berikut  adalah  data  yang  berhasil diperoleh  dari  pengambilan  sebanyak  dua kali pada kondisi steady .
Tabel 2. Data Pengukuran Kompresor Non Inverter
No Parameter Pengukuran ke-1 Pengukuran ke-2 Rata -
Rata 1 Tekanan Suction 1.8 Bar 1.6 Bar 1.70 bar 2 Tekanan Discharge 17 Bar 17 Bar 17 Bar 3 Arus 4.11 Amp 4.33 Amp 4.22 Amp 4 Tegangan 403.3 Volt 408 Volt 405.6 Volt 5 Arus start 24 Amp 23 Amp 23.5 Amp

## Tabel 3. Data Pengukuran Kompresor
Inverter No Parameter Pengukuran ke-1 Pengukuran ke-2 Rata- rata 1 Tekanan Suction 4 Bar 3.9 Bar 3.95 Bar 2 Tekanan Discharge 16 Bar 16.1 Bar 16.05 Bar 3 Arus 3.59 Amp 3.48 Amp 3.53 Amp 4 Tegangan 406 Volt 405 Volt 405.5 Volt 5 Arus start 0 Ampere 0 Ampere 0 Ampere

## 3.2. Pembahasan
Setelah  data  pengukuran  diperoleh langkah  selanjutnya  yaitu  memasukan  data tersebut ke dalam software refrigerasi yakni Coolpack .  Software  ini  dapat  membantu peneliti dalam menentukan besaran enthalpi sistem  refrigerasi  pada  setiap  tahapan prosesnya.  Parameter  yang  dimasukan dalam  software  tersebut  yaitu  tekanan suction , tekanan discharge .
Computer Science | Industrial Engineering | Mechanic Engineering | Civil Engineering 969
Gambar 2. Diagram P-h pada Kompresor Non Inverter Dari gambar 2, hasil plotting menghasilkan data sebagai berikut:
Evaporating temperature : -22.93 o C Condensing temperature : 39.66 o C h 1 : 354.722 kj/kg h 2 : 392.930 kj/kg h 3 : 262.539 kj/kg h 4 : 262.539 kj/kg
Gambar 3. Diagram P-h pada Kompresor Inverter Dari gambar 3, hasil plotting menghasilkan data sebagai berikut:
Evaporating temperature : -5.98 o C Condensing temperature : 37.43 o C h 1 : 364.934 kj/kg h 2 : 389.597 kj/kg h 3 : 258.493 kj/kg h 4 : 258.493 kj/kg
Untuk mencari kapasitas pendinginan diperlukan penyelesaian dengan  terlebih  dulu  mencari  laju kecepatan refrigerant dalam Kg/s. melalui persamaan:
𝑄 𝑘 = 𝑚̇(ℎ 2 − ℎ 1 )                    (1) Dimana:
𝑄 𝑘 =  kerja yang dihasilkan oleh kompresor (Watt) 𝑚̇ =  Laju aliran refrigerant (Kg/s) ℎ 2 =  Enthalpi pada discharge kompresor (Kj/Kg) ℎ 1 =  Enthalpi pada suction kompresor (Kj/Kg) 𝑄 𝑘 = 𝑉𝐼 cos 𝜃                           (2) Dimana: 𝑄 𝑘 =  kerja yang dihasilkan oleh kompresor (Watt) 𝑉 =  Tegangan pada kompresor (Volt) 𝐼 =  Arus pada kompresor (Ampere)
cos 𝜃 =  Faktor daya pada listrik
Maka  dengan  substitusi  persamaan  (2) ke  persamaan  (1)  di  dapat  sebagai berikut:
𝑉𝐼 cos 𝜃 = 𝑚̇(ℎ 2 − ℎ 1 )          (3) Untuk kapasitas pendinginan, menggunakan persamaan berikut: 𝑄 𝑒 = 𝑚̇(ℎ 4 − ℎ 1 )                    (4) Performansi  sistem  refrigerasi  disebut COP  ( Coeficient  of  performance ).  Besaran ini  menyatakan  kemampuan  sistem  untuk menarik kalor dari ruang pendingin persatuan  daya  kompresor.  Nilai  nya  dapat dicari dengan persamaan berikut :
𝐶𝑂𝑃 = 𝑄 𝑒 𝑄 𝑘 (5)
Dimana: 𝐶𝑂𝑃 = Coefficient of
Performance 𝑄 𝑘 =  kerja yang dihasilkan oleh kompresor (Watt) 𝑄 𝑒 =  Kapasitas pendinginan (Watt)
Hasil  perhitungan  untuk  kompresor Inverter dan kompresor non-inverter ada pada tabel berikut:
Tabel 4. Hasil Perhitungan Kompresor
Computer Science | Industrial Engineering | Mechanic Engineering | Civil Engineering 970
Inverter dan Non Inverter Kompresor 𝑸 𝒌 (kW) 𝒎̇ (Kg/s) 𝑸 𝒆 (kW) 𝑪𝑶𝑷 Inverter 1,11 0,045 4,8 4,33 Non Inverter 1,36 0.0358 3,3 2,42
Gambar 4. Grafik Kapasitas Pendinginan Kompresor Inverter dan Non Inverter
Berdasarkan  data  pada  Gambar  4,  terlihat bahwa kapasitas pendinginan kompresor inverter  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan kompresor non inverter. Perbandingan keduanya cukup  signifikan,  yaitu  kompresor  inverter memiliki  kapasitas  pendinginan  sebesar  31,2% lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  kompresor non-inverter.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa proses  penyerapan  kalor  dari  produk  yang  akan didinginkan lebih baik dan cepat jika menggunakan kompresor inverter.
Gambar 5. Grafik COP Kompresor Inverter
dan Non Inverter
Data pada gambar 5 memperlihatkan bahwa COP  kompresor  inverter  44,1%  lebih  tinggi dibandingkan  kompresor  non  inverter.  Hal  ini menunjukkan bahwa performansi sistem performansi sistem refrigerasi yang
menggunakan  kompresor  inverter  lebih  baik dibandingkan dengan kompresor non inverter.
Gambar 6. Grafik Daya Input Kompresor Inverter dan Non Inverter
Grafik pada gambar 6 menunjukkan bahwa sistem refrigerasi yang menggunakan kompresor inverter jauh lebih hemat penggunaan  listriknya  dibandingkan  dengan kompresor  yang  tidak  menggunakan  inverter. Penghematan  tersebut  sebesar  18,3%.  Hal  ini pun membuktikan bahwa penggunaan kompresor inverter pada sistem refrigerasi akan lebih menguntungkan bagi pengguna.

## 4. KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  yang dilakukan,  maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
a. Penggunaan  inverter  pada  kompresor sistem  refrigerasi  meningkatkan  kapasitas pendinginan  sebesar  31,2%  dibandingkan dengan sistem refrigerasi yang menggunakan kompresor non inverter. b. Penggunaan  inverter  pada  kompresor sistem  refirgerasi  meningkatkan  COP ( Coefficient  of  Performance )  sebesar 44,1% dibandingkan dengan sistem refrigerasi  yang  menggunakan  kompresor non inverter.
c. Penggunaan  inverter  pada  kompresor sistem  refrigerasi  menurunkan  daya  listrik sebesar 18,3% dibandingkan dengan sistem  refrigerasi  yang  menggunakan kompresor non inverter.

## 5. REFERENSI
Anderson,  L.  E.  (2021).  Pengukuran  dan Mitigasi  Global  Warming  Potential  di
Computer Science | Industrial Engineering | Mechanic Engineering | Civil Engineering
Industri.  Jurnal  Teknologi  Lingkungan, 18(2), 210-225.
ASHRAE.  (2006).  ASHRAE  Handbook  of Refrigeration.  American  Society  Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers. Dossat, Roy J. (1981). Principles of Refrigeration.  Second  Edition.  SI  Version. Canada: John Wiley and Sons, Inc.
Holman,  J.P.  (2010).  Heat  Transfer.  Tenth
Edition. New York: McGraw-Hill.
Stoecker  W.F.,  dan  Jerold  W.J.  (1983). Refrigeration and Air Conditioning. Second
Edition. New York: McGraw-Hill
Smith,  J.  A.  (2019).  Peran  Manusia  dalam
Pemanasan  Global:  Tantangan  dan  Solusi. Jurnal  Konservasi  Lingkungan,  12(3),  78- 90.